[发明专利]电磁可视化方法和装置

说明书

本发明公开了电磁可视化方法和装置，包括有如下的步骤：S1：导体线圈接收到电磁信号；S2：根据拉普拉斯方程进行理论推导，并对S1中接收到的电磁信号设置常数值代入到理论推到后的方程中；S3：根据方程演算后求得的值生成格点并计算电势的值。本发明中结合拉普拉斯方程对其进行通解，并通过导体线圈将接收到的电磁信号导入到匀强电场环境中，通过对将电磁信号中的电势和电场数据代入到通解后的拉普拉斯方程中，根据方程演算后求得的值生成格点并计算电势的值，在二维平面上展现物理场，并通过将系统绘制的等势线和电场线的图形投射到可视化面板上，实现实时观察电磁波的效果。

技术领域

本发明涉及电磁可视化技术领域，具体涉及电磁可视化方法和装置。

背景技术

电磁，物理概念之一，是物质所表现的电性和磁性的统称，如电磁感应、电磁波等等，电磁现象产生的原因在于电荷运动产生波动，形成磁场，因此所有的电磁现象都离不开电场，在现代军事演习中，电磁战是对抗中的重要一项，而具有重要意义的电磁信号，在瞬息万变的对抗中，电磁信号的捕捉和可视化能够改变对抗的有利走向，为解决现有电磁可视化的问题，提出电磁可视化方法和装置。

发明内容

本发明的目的是提供电磁可视化方法和装置，以解决技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：电磁可视化方法和装置，所述电磁可视化方法包括有如下的步骤：

S1：导体线圈接收到电磁信号；

S2：根据拉普拉斯方程进行理论推导，并对S1中接收到的电磁信号设置常数值代入到理论推到后的方程中；

S3：根据方程演算后求得的值生成格点并计算电势的值；

S4：获得电势的值后，根据定义，求得电势的梯度，从而得到电场强度，从而获得绘制电场图形的所需数据；

S5：再利用MATLAB系统中三种电磁可视化函数contourf、quiver和 streamline对绘制电场图形的数据进行代码演算，并获得等势线和电场线的图形。

作为本发明一种优选的方案，所述步骤S2中的拉普拉斯方程进行理论推导具有如下的过程：

设定匀强电场环境，并设定匀强电场中存在电介质球体，假设电介质球体的电容率为ε，半径为R，其匀强电场中的电场强度大小为E₀，因为设定匀强电场中没有自由电荷，因此匀强电场中的电势满足拉普拉斯方程，从而得到通过数理，该方程的通解为：

又由于该问题为轴对称问题，根据m＝0，则上式简化为

根据边界条件确定系数

在r＝0时，为有限值，即B_l＝0

在r→∞，

在r＝R时，由于电介质球体表面的自由电荷数设定为0，故而还有边界条件，得到方程的解为：

作为本发明一种优选的方案，所述步骤S3中的生成格点并计算电势的值具体为：在二维平面上展现物理场，利用meshgrid软件生成二维格点，选取球坐标系，根据球对称性，画出其中一个切面，根据这个切面和平面极坐标并不完全一样(θ的取值范围)，因此，首先画出第一象限内的场，然后根据对称性，得到四个象限的场。

作为本发明一种优选的方案，所述步骤S4中对电势求梯度，即得到电场强度，且在MATLAB系统中求梯度的函数为gradient。

作为本发明一种优选的方案，所述步骤S5中的等势线和电场线的图形，其中，电场线的图形带有矢量箭头。